JP2017009505A - Compact dynamic fatigue testing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小型動的疲労試験装置に関し、特に防水材、シーリング材、建築用仕上げ材等のような建築材料の耐久性評価をするために、繰り返し荷重から成る負荷を試験体に付与して劣化試験を行うための建築材料の小型動的疲労試験装置に関する。 The present invention relates to a small-sized dynamic fatigue test apparatus, and in particular, in order to evaluate the durability of building materials such as waterproofing materials, sealing materials, building finishing materials, etc., a load consisting of repeated loads is applied to a test specimen. The present invention relates to a compact dynamic fatigue testing apparatus for building materials for performing a deterioration test.
建築材料の耐久性評価には、気象劣化(熱、水分、紫外線等による劣化)と、繰返し変形疲労を複合した劣化試験を実施する必要がある。従来、防水材の耐久性試験として、防水材分野における建築用仕上材疲労試験機が知られている。 To evaluate the durability of building materials, it is necessary to carry out a deterioration test that combines weather deterioration (deterioration due to heat, moisture, ultraviolet rays, etc.) and repeated deformation fatigue. Conventionally, as a waterproof material durability test, a building finish material fatigue tester in the waterproof material field is known.
例えば、シーリング材の劣化試験装置として、試験体に変形を与える駆動源として形状記憶バネの温度変化を利用して、繰返し変形疲労を与え劣化試験装置が公知である(特許文献1参照)。 For example, as a deterioration test apparatus for a sealing material, a deterioration test apparatus that gives repeated deformation fatigue using a temperature change of a shape memory spring as a drive source for deforming a test body is known (see Patent Document 1).
ところで、従来、各種の材料の耐久性評価を行うために、いろいろな試験機が知られているが、その多くは、駆動源として油圧を利用している。例えば、疲労試験機、材料試験機として、油圧による駆動を利用し試験片に繰り返し負荷を付与する試験機が公知である(特許文献2、3参照)。
By the way, conventionally, various testing machines are known for evaluating the durability of various materials, but most of them use hydraulic pressure as a drive source. For example, as a fatigue tester and a material tester, a tester that applies a load to a test piece repeatedly using hydraulic drive is known (see
特許文献1に記載されているシーリング材の劣化試験装置は、複合劣化試験も可能であるが、繰返し変形疲労を負荷可能な形状記憶バネの温度使用領域が、30〜90℃程度であり30℃以下の低温負荷が不可能である。
Although the deterioration test apparatus for the sealing material described in
また、変形を与える動力源となるエネルギーが温度変化であるため、温度条件が変化する屋外環境下では繰返し変形疲労を一定変形量、一定速度で負荷できず、汎用性のない限られた条件下のみで実施可能である。そして、強度の高い防水材の場合、形状記憶バネでは負荷できない。 In addition, because the energy used as a power source for deformation is a temperature change, repeated deformation fatigue cannot be applied at a constant deformation amount and at a constant speed in an outdoor environment where the temperature conditions change, and there is limited versatility. Can only be implemented. In the case of a waterproof material having high strength, the shape memory spring cannot be loaded.
ところで、前記したとおり油圧を利用している試験機は、従来、多くの疲労試験機で使用されているが、駆動源としては、油圧装置を必要とするので、試験機全体が複雑で、大型となり、コストも高くなる。 By the way, as described above, a testing machine using hydraulic pressure has been conventionally used in many fatigue testing machines. However, since a hydraulic device is required as a drive source, the entire testing machine is complicated and large. And the cost increases.
従って、いろいろな気象環境(実験室等の模擬気象環境、現地の実気象環境)下で試験するために、持ち運ぶことは困難で、気象劣化の複合劣化試験をするには適切ではない。また、コスト的にも手軽に入手し難いという問題がある。 Therefore, it is difficult to carry in order to test in various weather environments (simulated weather environment such as a laboratory, local actual weather environment), and is not suitable for a combined deterioration test of weather deterioration. There is also a problem that it is difficult to obtain easily in terms of cost.
本発明は、上記従来の問題を解決することを目的とし、防水材のような建築材料等の耐久性を総合的に評価するために、屋外暴露試験(実環境劣化)から促進劣化試験(人工劣化)に至るまで広範囲な条件で試験可能な複合劣化試験に資する小型動的疲労試験装置を実現することを課題とする。 The present invention aims to solve the above-mentioned conventional problems, and in order to comprehensively evaluate the durability of building materials such as waterproofing materials, the accelerated exposure test (artificial deterioration) to the accelerated deterioration test (artificial deterioration). It is an object of the present invention to realize a small dynamic fatigue testing apparatus that contributes to a composite deterioration test that can be tested in a wide range of conditions up to (deterioration).
建築材料の小型動的疲労試験装置について実現するべき、より具体的な課題を挙げると次のとおりである。
(1)防水材の気象劣化と繰返し変形疲労の様々な複合劣化試験が可能であること。
(2)手で持ち運び可能とし、国内外で試験可能とするために、手のひらサイズ程度に、小型化、軽量化、携帯型とするとともに、従来の試験装置よりコスト削減を図ること。
More specific problems that should be realized with regard to a small dynamic fatigue testing apparatus for building materials are as follows.
(1) Various combined deterioration tests of weathering and repeated deformation fatigue of waterproofing materials are possible.
(2) To be portable by hand and to be able to test both at home and abroad, the size should be reduced to a palm-sized, lighter, portable, and cost-saving compared to conventional testing equipment.
(3)次のような試験性能を備えていること。
ア.試験体の変形量、変形速度制御については、繰返し変形疲労を決められた変形量で負荷でき、低速〜高速まで速度制御可能とすること。
イ.耐荷重については、高強度の防水材でも疲労変形可能な耐力を持つこと。
ウ.広い温度範囲の温度環境下でもでも使用可能とし、特許文献1等では使用しにくかった30℃以下の温度環境下でも駆動可能とすること。
(3) Have the following test performance.
A. Regarding the deformation amount and deformation speed control of the test body, repeated deformation fatigue can be applied with the determined deformation amount, and the speed control from low speed to high speed should be possible.
A. With regard to the load capacity, high strength waterproof materials must be capable of fatigue deformation.
C. It can be used even in a temperature environment of a wide temperature range, and can be driven even in a temperature environment of 30 ° C. or less, which is difficult to use in
本発明は上記課題を解決するために、試験対象である試験体に負荷をかける負荷付与装置と、負荷を付与するための駆動力を発生し負荷付与装置に伝達する駆動伝達装置と、付与する負荷を計測する負荷計測装置と、負荷付与装置、駆動伝達装置及び負荷計測装置を配置するフレームと、を備えた小型動的疲労試験装置であって、負荷付与装置は、可動側フックと、受動側フックと、偏芯カムと、を備えており、駆動伝達装置は、モータと、偏芯カムを回転する回転軸と、モータの回転を回転軸に伝達する歯車機構と、を備えており、負荷計測装置は、受動がフックと受動側フックに対して不動なロードセル取付板の間に設けられたロードセル、を備えており、駆動伝達装置によって偏芯カムを回転し、可動側フックと受動側フックの間に装架された試験体に、圧縮力及び引張力から成る負荷を周期的に付与するとともに、ロードセルに、可動側フック及び受動側フックを介して圧縮力及び引張力から成る負荷を周期的に付与し、ロードセルによって負荷を計測する構成であることを特徴とする小型動的疲労試験装置を提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a load applying device that applies a load to a test object to be tested, a drive transmission device that generates a driving force for applying the load, and transmits the driving force to the load applying device. A small dynamic fatigue testing device comprising a load measuring device that measures a load, and a frame on which the load applying device, the drive transmission device, and the load measuring device are arranged. The load applying device includes a movable hook, a passive The drive transmission device includes a motor, a rotation shaft that rotates the eccentric cam, and a gear mechanism that transmits the rotation of the motor to the rotation shaft. The load measuring device includes a load cell provided between a hook that is passive and immobile with respect to the passive side hook, and an eccentric cam is rotated by a drive transmission device, and the movable side hook and the passive side hook are Dressed in between A load consisting of compressive force and tensile force is periodically applied to the test specimen, and a load consisting of compressive force and tensile force is periodically applied to the load cell via the movable side hook and the passive side hook. Provided is a small dynamic fatigue testing apparatus characterized in that a load is measured by a load cell.
可動側フックは、凹字型の本体部と、本体部の開口側において互いに向き合うように突出した一対のフック部と、を有し、受動側フックは、凹字型の本体部と、本体部の開口側において互いに向き合うように突出した一対のフック部と、を有し、可動側フックの一対のフック部と受動側フックの一対のフック部は、互いに対向するようにテーブル上に配置されており、試験体は、第1のプレートと第2のプレートの間に挟着されたものが使用され、試験体の可動側フックと受動側フックの間への装架において、第1のプレートは、偏芯カムのカム面に当接し、かつ可動側フックの一対のフック部に係合可能となり、第2のプレートは、受動側フックの一対のフック部に係合可能となるように構成されていることが好ましい。 The movable side hook has a concave-shaped main body part and a pair of hook parts protruding so as to face each other on the opening side of the main body part, and the passive side hook is a concave-shaped main body part and a main body part. A pair of hook portions protruding so as to face each other on the opening side, and the pair of hook portions of the movable side hook and the pair of hook portions of the passive side hook are arranged on the table so as to face each other. The test body is sandwiched between the first plate and the second plate, and in the mounting between the movable side hook and the passive side hook of the test body, the first plate is The second plate is configured to be able to engage with the pair of hook portions of the passive side hook, and to be in contact with the pair of hook portions of the movable side hook. It is preferable.
受動側フックは、その本体部に規制用ボルトが螺着され、規制用ボルトの先端は第2のプレートに対向して当接可能な構成であることが好ましい。 The passive side hook preferably has a configuration in which a regulating bolt is screwed to the main body portion, and the tip of the regulating bolt can be opposed to the second plate.
歯車機構は、モータ出力軸に固定された円筒ウォームと、回転軸に固定されたウォームホイールと、備えた構成であることが好ましい。 The gear mechanism preferably includes a cylindrical worm fixed to the motor output shaft and a worm wheel fixed to the rotation shaft.
フレームは、基台と、基台上に起立した支柱と、支柱で基台の上方に水平に支持されたテーブルと、を備え、負荷付与装置は、テーブル上に配置されており、可動側フック及び受動側フックはテーブル上で移動可能であり、ロードセル取付板は、テーブル上に固定されており、駆動伝達装置は、基台上に配置され、回転軸は、基台上からテーブル上方に垂直に延びている構成であることが好ましい。 The frame includes a base, a column that stands on the base, and a table that is horizontally supported above the base by the column, and the load applying device is disposed on the table and includes a movable side hook. The passive hook is movable on the table, the load cell mounting plate is fixed on the table, the drive transmission device is arranged on the base, and the rotation axis is perpendicular to the table from the base. It is preferable that it is the structure extended in this.
試験体は、一例として、防水材、シーリング材又は建築用仕上げ材である。 A test body is a waterproofing material, a sealing material, or a building finishing material as an example.
本発明に係る小型動的疲労試験装置によると、次のような効果が生じる。
(1)防水材の耐久性を総合的に評価するために、屋外暴露試験(実環境劣化)から促進劣化試験(人工劣化)に至るまで広範囲な条件で試験可能な複合劣化試験に使用できる。
According to the small dynamic fatigue testing apparatus of the present invention, the following effects are produced.
(1) In order to comprehensively evaluate the durability of the waterproof material, it can be used for a composite deterioration test that can be tested under a wide range of conditions from an outdoor exposure test (actual deterioration) to an accelerated deterioration test (artificial deterioration).
(2)モータとカムの機構を利用したシンプルな駆動源を利用したので、装置全体の構造が簡単となり従来の試験装置よりコスト削減を図ることが可能となるとともに、手のひらサイズ程度に小型化、軽量化、携帯型することができ、国内外に手で持ち運んで、試験可能となった。 (2) Since a simple drive source that uses a motor and cam mechanism is used, the overall structure of the device is simplified, making it possible to reduce costs compared to conventional test devices, and downsizing to the palm of the hand, It can be made lighter and portable, and it can be tested by carrying it around the world.
(3)駆動源としてモータを利用した構造としたので、試験体の変形量、変形速度制御については、繰返し変形疲労を決められた変形量で安定して負荷でき、低速〜高速まで速度制御可能となった。 (3) Since the motor is used as the drive source, the deformation amount and deformation speed control of the specimen can be stably applied with the determined deformation amount for repeated deformation fatigue, and the speed can be controlled from low to high speed. It became.
モータとカムの機構を利用した構造としたので、広い温度範囲の温度環境下でもでも使用可能とし、特許文献1等では使用しにくかった30℃以下の温度環境下でも駆動可能なり、しかも耐荷重については、高強度の防水材でも疲労変形可能な耐力を持つことができる。
Since it uses a motor and cam mechanism, it can be used even in a wide temperature range, and can be driven in a temperature environment of 30 ° C or less, which is difficult to use in
本発明に係る小型動的疲労試験装置を実施するための実施の形態を実施例に基づき図面を参照して、以下説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments for carrying out a small dynamic fatigue testing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings based on examples.
本発明に係る建築材料の小型動的疲労試験装置は、建築材料の耐久性評価をするために、建築材料に繰り返し荷重を負荷して劣化試験を行う装置であり、建築材料としては、例えば、防水材、シーリング材、コーキング材、建築用仕上げ材等である。試験体の形状としては、塊状(外形が直方体等)、帯状、膜状、板状等のいろいろな態様がある。 The small dynamic fatigue testing apparatus for building materials according to the present invention is an apparatus for performing a deterioration test by repeatedly applying a load to the building material in order to evaluate the durability of the building material. Waterproofing materials, sealing materials, caulking materials, architectural finishing materials, etc. As the shape of the test body, there are various modes such as a lump shape (the outer shape is a rectangular parallelepiped, etc.), a band shape, a film shape, and a plate shape.
本発明に係る小型動的疲労試験装置の実施例を図1〜4において説明する。小型動的疲労試験装置1は、図1〜図3に示すように、フレーム2と、疲労試験の対象である防水材等の試験体3に負荷をかける負荷付与装置6と、負荷をかけるための駆動力を発生し負荷付与装置6に伝達する駆動伝達装置7と、付与する負荷の大きさ、回数、間隔及び時間を含む負荷の内容を計測する負荷計測装置8と、を備えている。
An embodiment of a small dynamic fatigue testing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 to 3, the small dynamic
フレーム2は、図2、図3に示すように、基台11と、基台11上に起立した4本の支柱12と、支柱12を介して水平に支持されたテーブル13と、を備えている。本明細書では、説明の都合上、図1において、上側を前方とし、下側を後方とし、前方に向かって左右を左右方向とする。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
負荷付与装置6と負荷計測装置8は、テーブル13上に配置されている。負荷計測装置8は、テーブル13の前方に配置され、負荷付与装置6は負荷計測装置8に対して後方に配置されている。駆動伝達装置7は、主に基台11上に配置されている。
The
負荷付与装置6は、図1に示すように、可動側フック16と、受動側フック17と、偏芯カム18と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
可動側フック16は、本体部21と一対のフック部22とから成る。本体部21は、左右の側部23と、左右の側部23を橋絡する後部24とから成り、図1に示すように平面視で凹字型に形成されている。一対のフック部22は、本体部21の開口側、即ち本体部21の左右の側部23の間の開口側において互いに向き合うように左右に突出するように形成されている。
The
本体部21の左右の側部23には、それぞれ互いに先端が向き合うように左右の定置用ボルト28が螺着されている。定置用ボルト28は、後記するが、試験体3を挟持する第1のプレート29を側方から締め付けて定置する機能を有する。
Left and right fixing
可動側フック16は、一対のフック部22を前方に向けてテーブル13上に配置されており、偏芯カム18が回転すると、テーブル13上で前後方向に移動可能である。テーブル13の左右には、可動側フック16を前後方向に案内する案内手段として、前後方向に延びるガイドレール33が設けられている。案内手段は、図1及び図2に示すようなガイドレール33に限らず、図示はしないが、ガイドローラでもよい。
The
テーブル13上において、平面視で可動側フック16で囲まれた領域内に、偏芯カム18が水平に配置されて設けられている。偏芯カム18は、図2に示すように、全体として略円柱状に形成されており、大径のカム部34と小径の支持部35とから一体に形成されている。カム部34の側周面には、軸心に向け僅かに凹状に窪んだカム面38が形成されている。
On the table 13, an
偏芯カム18は、駆動伝達装置7の回転軸39の上部に偏芯して固定されている。偏芯カム18には、図2に示すように、側方に向けてネジ孔40が形成されており、このネジ孔に締め付けネジ41を螺着し回転軸39に押圧して、偏芯カム18の回転軸39に対する回り止めをしている。支持部35は、回転軸39の上端部を支持している。
The
偏芯カム18は、そのカム面38が、例えば直径30mm、偏芯量3.6mm等の仕様を設定する。しかしながら、試験体3の種類、試験目的、試験体3に付与する負荷の大きさ、環境条件等、様々な試験条件に応じて、適切な仕様の偏芯カム18を選択して使用する必要がある。
The
本発明に係る小型動的疲労試験装置1では、締め付けネジ41を緩めて、仕様の異なる偏芯カム18(例えば、偏芯量が、1.2mm、2.4mm、3.6mm等と異なる)を取り替え自在な構成である。
In the small dynamic
受動側フック17は、可動側フック16と同様に、本体部45と一対のフック部46とから成る。本体部45は、左右の側部47と、左右の側部47を橋絡する前部48とから成り、図1に示すように平面視で凹字型に形成されている。
Similarly to the
一対のフック部46は、本体部45の開口側、即ち本体部45の左右の側部47の間の開口側、において互いに向き合うように左右に突出するように形成されている。
The pair of
本体部45の左右の側部47には、それぞれ互いに先端が向き合うように定置用ボルト52が螺着されている。定置用ボルト52は、後記するが、試験体3を挟持する第2のプレート30を側方から締め付けて定置する機能を有する。
Fixing
受動側フック17の本体部45の前部48には、前方から後方に向けて左右一対の規制用ボルト53が螺着されている。この規制用ボルト53は、試験体3を挟持する第2のプレート30を前方から締め付けて、受動側フック17に対する第2のプレート30の前方への相対的な移動を規制する機能を有する。
A pair of right and left regulating
受動側フック17は、一対のフック部46を後方に向けて可動側フック16の一対のフック部22に対向するようにテーブル13上に配置されている。受動側フック17には、偏芯カム18が回転すると、第1のプレート29、試験体3、第2のプレート30及び規制用ボルト53を介して、前方への力が作用し、また可動側フック17、第1のプレート29、試験体3、第2のプレート30を介して後方へ力が作用するので、テーブル13上で前後方向に移動可能である。
The
負荷計測装置8は、ロードセル取付板56と、負荷を計測するロードセル57と、スペーサ58と、を備えている。ロードセル取付板56は、底部と起立部から成り、側面視でL字型に形成されている。ロードセル取付板56は、その底部がテーブル13上にボルトで固定されている。
The
ロードセル57は、その前後からネジ59が突出するように設けられており、前側のネジ59はロードセル取付板56の起立部に螺着され、後側のネジ59はスペーサ58に螺着されている。
The
スペーサ58は、後方に向けてボルト63が突出するように設けられており、このボルト63が受動側フック17の本体部45の前部48にナットで締結されている。このようにして、ロードセル57は、その前後において、ロードセル取付板56に固定され、スペーサ58を介して受動側フック17に固定されている。
The
ロードセル57には、図1及び図3に示すように、計測した負荷を出力する出力線64の一端が接続されており、出力線64の他端はパソコン65に接続されている。ロードセル57に加えられる負荷の計測データをパソコン65で算出する技術は、周知技術であり、本発明に係る小型動的疲労試験装置1でも、そのような周知技術を使用する。
As shown in FIGS. 1 and 3, one end of an
即ち、パソコン65に、出力線64から入力される計測データに基づき、試験体3に加えられる負荷(圧縮力及び引張力)を算出するソフトを搭載しておけば、ロードセル57で計測した計測データに基づき、試験体3に加えられる負荷が算出され、付与する負荷の大きさ、回数、間隔及び時間を含む負荷の内容が取得され、必要に応じて表示可能である。
That is, if the
駆動伝達装置7は、図1〜図4に示すように、モータ67と、モータ67で回転駆動されるモータ67の出力軸68と、円筒ウォーム69と、円筒ウォーム69と噛み合うウォームホイール70と、前記した回転軸39と、を備えている。ここで、円筒ウォーム69とウォームホイール70は、モータ67の回転を回転軸39に伝達する歯車機構73を構成している。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
モータ67は、図3に示すように、テーブル13の下面に固定された断面L字型のモータ取付板75に取り付けられている。モータ67は、後記するが、モータ67の出力速度を減速又は変速できるように、減速器又は変速器が付設されている。或いは、モータ67は、電気的にモータ67の回転速度(回転数)を変更できるモータ制御手段に接続されている構成とすることが好ましい。
As shown in FIG. 3, the
モータの出力軸68は、図3に示すように、モータ67から側方かつ水平に延びるように設けられており、その後端部は、テーブル13の下面に固定された支持板71に軸受72に回転可能に支持されている。円筒ウォーム69は、モータの出力軸68に同軸(軸心を一致)で固定されている。ウォームホイール70は、回転軸39に同軸で固定されている。
As shown in FIG. 3, the
回転軸39は、図2に示すように、テーブル13の下面に固定された断面L字型の支持板76に軸受77によって回転可能に取り付けられているとともに、テーブル13に軸受77によって回転可能に取り付けられている、回転軸39の上部は、テーブル13から上方に延び、前記したとおりテーブル13上で偏芯カム18が取り付けられている。
As shown in FIG. 2, the
モータ67は、その回転により、モータの出力軸68、円筒ウォーム69、ウォームホイール70及び回転軸39を介して、偏芯カム18を回転し、試験体3に負荷を付与する。モータ67の出力軸68の回転速度(出力回転速度という。出力回転数でもある。)を変える手段を設ければ、単位時間における偏芯カム18の回転数を変更可能となる。
The rotation of the
これによって、単位時間内において負荷を試験体3に加える回数を変更し、その結果、所定の試験時間内に試験体3に付与する負荷の総量を調整することができる。
As a result, the number of times the load is applied to the
モータ67の出力回転速度を変える手段は、周知手段を使用する。周知手段としては、例えば、モータ67の出力軸68に、図示はしないが、その回転速度を変えるための歯車変速機、或いは無段変速機に接続する構成がある。
As means for changing the output rotation speed of the
また、モータ67自体の回転速度を電気的に制御する他の周知手段としては、抵抗制御(電圧調整器でモータ67に供給される電圧をコントロールする)と、パルス制御(モータ67に供給する電圧パルスのデューティ(パルスのオン、オフタイムの比)制御する)等の手段がある。
Other known means for electrically controlling the rotational speed of the
このように回転速度を電気的に制御する制御手段を備えたモータとして、例えば、日本パルスモータ株式会社販売の減速機付PTM−24AG等のモータがあり、本発明に係る小型動的疲労試験装置1のモータ67として使用可能である。
As a motor provided with control means for electrically controlling the rotational speed in this way, for example, there is a motor such as PTM-24AG with a reduction gear sold by Nippon Pulse Motor Co., Ltd., and a small dynamic fatigue testing apparatus according to the
なお、図示はしないが、小型動的疲労試験装置1に充電池を付設する構成としてもよい。そのような構成とすれば、電源のない環境下でも使用可能となる。
Although not shown in the drawings, a rechargeable battery may be attached to the small dynamic
(作用)
以上の構成から成る小型動的疲労試験装置1の作用を説明する。試験対象となる試験体3は、第1のプレート29と第2のプレート30の間に挟持され接着(挟着という)された状態で用意する。例えば、それ自体で接着機能を有する防水材等は、第1のプレート29と第2のプレート30の間に挟持されると、両プレートに接着される。
(Function)
The operation of the small dynamic
小型動的疲労試験装置1を使用して試験体3の耐久性評価をするために、試験体3に圧縮力及び引張力から成る負荷を繰り返し付与して劣化試験を行うが、そのために、試験体3を、テーブル13の上における可動側フック16と受動側フック17の間にセット(装架)する。
In order to evaluate the durability of the
このセットは、具体的には、第1のプレート29を、その後面が偏芯カム18の凹状のカム面38に嵌合して当接し、かつ可動側フック16のフック部22の後側に位置させて係合可能なように、可動側フック16内に装入し、左右側方から定置用ボルト28で第1のプレート29の側面を締め付けて定置する。
Specifically, in this set, the
同時に、第2のプレート30を、その後面を受動側フック17のフック部46の前側に位置させて係合可能なように、受動側フック17内に装入し、左右側方から定置用ボルト52で第2のプレート30の側面を締め付けて定置する。さらに、左右一対の規制用ボルト53を回して、その先端で第2のプレート30の前面に当接し、第2のプレート30の受動側フック17に対する相対的な移動を規制する。
At the same time, the
このように試験体3を小型動的疲労試験装置1にセットしてから、劣化試験を開始する場合は、モータ67を始動する。モータ67が始動すると、その回転が、出力軸68、円筒ウォーム69、ウォームホイール70及び回転軸39を介して伝達され、偏芯カム18が回転する。
When the deterioration test is started after setting the
偏芯カム18が回転し、偏芯カム18のカム面38のうち軸心からの偏芯距離の大きな面が第1のプレート29に当接すると、第1のプレート29を介して、試験体3を圧縮する。この試験体3の圧縮による圧縮力によって、試験体3に変形疲労の原因となる圧縮負荷を付与する。
When the
また、この圧縮によって、試験体3、第2のプレート30、規制用ボルト53、可動側フック16及びスペーサ58を介して、ロードセル57に圧縮負荷を与える。
In addition, a compression load is applied to the
このロードセル57に与えた圧縮負荷をロードセル57から出力線64で電気出力として取り出し、パソコン65で圧縮負荷の大きさを計測する。このようにしてロードセル57で計測した圧縮負荷に基づき、試験体3に付与された圧縮負荷が把握される。
The compression load applied to the
そして、偏芯カム18が回転し、そのカム面38のうち、軸心からの偏芯距離の大きな面が可動側フック16の本体部21の後部24に当接し後方に押圧すると、可動側フック16が後方に移動し、可動側フック16のフック部22及び第1のプレート29を介して、試験体3を後方に引っ張る。
When the
この引っ張りによる引張力によって、試験体3に変形疲労の原因となる引張負荷を付与する。また、この試験体3の引っ張りによって、第2のプレート30が受動側フック17のフック部46に当接して受動側フック17を後方に引き込み、さらにスペーサ58を介して、ロードセル57に引張負荷を与える。
A tensile load that causes deformation fatigue is applied to the
このロードセル57に与えた引張負荷をロードセル57から電気出力として取り出し、パソコン65で引張負荷の大きさを計測する。このようにしてロードセル57で計測した引張負荷に基づき、試験体3に付与された引張負荷が把握される。
The tensile load applied to the
偏芯カム18が1回転すると、試験体3には、圧縮負荷と引張負荷が交互に付与され、偏芯カム18が複数回、回転すると、試験体3の変形疲労の原因となる圧縮負荷と引張負荷から成る負荷が、複数回、繰り返し周期的に試験体3に付与される。
When the
以上が小型動的疲労試験装置1によって、試験体3に繰り返し周期的に負荷を与えて劣化試験を行う態様であるが、実際、試験体3の耐久性評価をするためには、繰り返し負荷の大きさを予め調整しておく。この調整は、試験体3に付与する1回の負荷の大きさと、負荷を付与する繰り返しの回数を予め設定して行う。
The above is a mode in which the small dynamic
試験体3に付与される1回の負荷の大きさの調整は、偏芯量の異なる偏芯カム18から選択することで行う。
Adjustment of the magnitude | size of the one time load given to the
負荷を付与する繰り返しの回数の調整は、単位時間あたりに負荷を付与する回数と負荷試験の継続時間の条件を調整して行う。単位時間あたりに負荷を付与する回数は、前記した歯車変速機、電気的なモータの回転速度制御手段等によって、モータ67の出力軸68の回転速度を調整して行う。
The number of repetitions of applying the load is adjusted by adjusting the conditions of the number of times of applying the load per unit time and the duration of the load test. The number of times the load is applied per unit time is determined by adjusting the rotation speed of the
さらに、試験体3は、温度、湿度等の気象環境条件も変形疲労の原因となる。従って、劣化試験は、上記1回の負荷大きさや繰り返し負荷を付与する回数等の条件に加えて、気象環境条件も予め設定して行うと、現実に即したより詳細な複合的な耐久性評価が可能となる。
Further, in the
気象環境条件については、気象環境を模した実験室等で行ってもよいが、本発明の小型動的疲労試験装置1は、コンパクトで搬送し易いので、寒冷地、高熱地等の現地に搬送すれば、気象環境条件については、実気象環境下における複合的な劣化試験が可能となる。
The weather environment conditions may be carried out in a laboratory that simulates the weather environment, but the small dynamic
なお、特許文献1に記載されている従来のシーリング材の劣化試験装置は、前記したとおり、繰返し変形疲労を負荷可能な形状記憶バネの温度使用領域が、30℃以下の低温負荷が不可能である。また、変形疲労を一定変形量、一定速度で安定して負荷を付与することができず、汎用性のない限られた条件下のみで実施可能である。
In addition, as described above, the conventional sealing material deterioration test apparatus described in
しかしながら、本発明の小型動的疲労試験装置1は、使用可能温度範囲は30℃以下の温度環境下でも安定して駆動することができ、しかも温度環境の変化によっても、変形疲労を決められた変形量で負荷でき、変形速度制御については、一定速度で負荷でき、変形疲労を一定変形量、一定速度で負荷できる。
However, the small dynamic
なお、本発明者は、本発明に係る小型動的疲労試験装置を実証するために、小型動的疲労試験装置1を試作した。この試作装置では、具体的な仕様とし、偏芯カム18のカム面38は、直径30mmであり、偏芯量3.6mmとした。
In addition, in order to demonstrate the small dynamic fatigue test apparatus according to the present invention, the present inventor made a prototype of the small dynamic
そして、変形速度制御については、低速(1回/日)〜高速(6回/分)まで速度制御可能とし、高強度の防水材でも疲労変形可能な耐力である耐荷重(高強度の防水材に疲労変形を生じさせることのできる荷重)は、最大強度100N(10.197kgf)を有する性能とした。 With regard to deformation speed control, it is possible to control the speed from low speed (1 time / day) to high speed (6 times / minute), and the load resistance (high strength waterproof material) is a strength capable of fatigue deformation even with a high strength waterproof material. The load capable of causing fatigue deformation) was a performance having a maximum strength of 100 N (10.197 kgf).
大きさについては、およその寸法は、前後長さ150mm、横幅10mm、高さ100mm程度であり、従来の疲労試験装置に比べて、きわめてコンパクトかつ軽量であり、手のひらサイズの寸法を達成することができた。 As for the size, the approximate dimensions are 150 mm in front and back, 10 mm in width, and 100 mm in height. It is extremely compact and lightweight compared to conventional fatigue testing devices, and can achieve palm-sized dimensions. did it.
なお、油圧を利用した従来の疲労試験装置は、耐荷重が最大強度100Nを達成できるかもしれない。しかし、油圧を利用した従来の疲労試験装置の構成では、本発明に係る小型動的疲労試験装置と同程度のコンパクトのサイズの実現は困難と考えられるが、仮にコンパクトのサイズの実現ができたとしても、そのようなコンパクトのサイズでは本発明のような最大強度100Nは実現できない。 In addition, the conventional fatigue test apparatus using a hydraulic pressure may be able to achieve a maximum load strength of 100 N. However, it is considered difficult to achieve a compact size comparable to that of the small dynamic fatigue testing device according to the present invention in the configuration of the conventional fatigue testing device using hydraulic pressure, but the compact size could be realized temporarily. Even so, with such a compact size, the maximum strength of 100 N as in the present invention cannot be realized.
また、形状記憶バネを利用した従来の疲労試験装置の構成では、本発明に係る小型動的疲労試験装置と同程度のコンパクトのサイズは実現できるとしても、形状記憶バネを利用する限り、本発明のような、試験体に対する変形速度制御及び変位量制御等の機能を併せ持つことは困難である。 Further, in the configuration of the conventional fatigue test apparatus using the shape memory spring, even if a compact size comparable to that of the small dynamic fatigue test apparatus according to the present invention can be realized, as long as the shape memory spring is used, the present invention Thus, it is difficult to have functions such as deformation speed control and displacement amount control for the specimen.
本発明によれば、手のひらサイズのきわめてコンパクトな小型動的疲労試験装置1にも拘わらず、耐荷重が最大強度100Nを達成することが可能となった。
According to the present invention, it is possible to achieve a maximum load strength of 100 N in spite of an extremely compact small-sized dynamic
以上説明した本発明に係る小型動的疲労試験装置の構成によれば、試験体に対する変形速度制御及び変位量制御が可能であり、さらに高い耐荷重を備えている、という3つの特徴的性能を発揮する。即ち、小型動的疲労試験装置は、モータ67を制御又は取り替えて変形速度を制御し、偏芯カム18の偏芯量により変位量を制御し、歯車機構により高い耐荷重性を保有する。
According to the configuration of the small dynamic fatigue testing apparatus according to the present invention described above, the three characteristic performances of being capable of controlling the deformation speed and the amount of displacement of the test body and having a higher load resistance are provided. Demonstrate. That is, the small dynamic fatigue testing apparatus controls or replaces the
以上、本発明に係る小型動的疲労試験装置を実施するための実施の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。 The embodiment for carrying out the small dynamic fatigue testing apparatus according to the present invention has been described based on the examples. However, the present invention is not limited to such examples, and It goes without saying that there are various embodiments within the scope of the technical matters described in.
本発明に係る小型動的疲労試験装置は、上記のような構成であるから、防水材、シーリング材、コーキング材、建築用仕上げ材等の建築材料の劣化試験だけでなく、その他の耐久性評価が必要な土木材料、機械材料、化学プラント材料等、各種の材料の劣化試験に利用可能である。 Since the small dynamic fatigue testing apparatus according to the present invention is configured as described above, it is not only a deterioration test for building materials such as waterproofing materials, sealing materials, caulking materials, and building finishing materials, but also other durability evaluations. Can be used for deterioration testing of various materials such as civil engineering materials, mechanical materials, and chemical plant materials.
1 小型動的疲労試験装置
2 フレーム
3 試験体
6 負荷付与装置
7 駆動伝達装置
8 負荷計測装置
11 基台
12 支柱
13 テーブル
16 可動側フック
17 受動側フック
18 偏芯カム
21 可動側フックの本体部
22 可動側フックのフック部
23 可動側フックの本体部の左右の側部
24 可動側フックの本体部の後部
28 定置用ボルト
29 第1のプレート
30 第2のプレート
33 ガイドレール
34 カム部
35 支持部
38 カム面
39 回転軸
40 偏芯カムのネジ孔
41 締め付けネジ
45 受動側フックの本体部
46 受動側フックのフック部
47 受動側フックの本体部の左右の側部
48 受動側フックの本体部の前部
52 定置用ボルト
53 規制用ボルト
56 ロードセル取付板
57 ロードセル
58 スペーサ
59 ロードセルのネジ
63 スペーサのボルト
64 出力線
65 パソコン
67 モータ
68 モータの出力軸
69 円筒ウォーム
70 ウォームホイール
71 出力軸の支持板
72 出力軸の軸受
73 歯車機構
75 モータ取付板
76 回転軸の支持板
77 回転軸の軸受
1 Small dynamic fatigue testing equipment
2 frames
3 specimens
6 Load applying device
7 Drive transmission device
8 Load measuring device
11 base
12 props
13 tables
16 Movable hook
17 Passive hook
18 Eccentric cam
21 Movable hook body
22 Hook part of movable side hook
23 Left and right sides of the main body of the movable hook
24 Rear part of movable hook body
28 Stationary bolt
29 First plate
30 Second plate
33 Guide rail
34 Cam part
35 Supporting part
38 Cam surface
39 Rotating shaft
40 Eccentric cam screw hole
41 Tightening screw
45 Passive side hook body
46 Hook of passive hook
47 Left and right sides of the passive hook body
48 Front part of passive hook body
52 Stationary bolt
53 Regulatory bolt
56 Load cell mounting plate
57 load cell
58 Spacer
59 Load cell screw
63 Spacer bolt
64 output lines
65 PC
67 Motor
68 Motor output shaft
69 Cylindrical worm
70 Worm wheel
71 Output shaft support plate
72 Output shaft bearing 73 Gear mechanism
75 Motor mounting plate
76 Rotating shaft support plate
77 Rotary shaft bearings
Claims (6)
負荷付与装置は、可動側フックと、受動側フックと、偏芯カムと、を備えており、
駆動伝達装置は、モータと、偏芯カムを回転する回転軸と、モータの回転を回転軸に伝達する歯車機構と、を備えており、
負荷計測装置は、受動がフックと受動側フックに対して不動なロードセル取付板の間に設けられたロードセル、を備えており、
駆動伝達装置によって偏芯カムを回転し、可動側フックと受動側フックの間に装架された試験体に、圧縮力及び引張力から成る負荷を周期的に付与するとともに、ロードセルに、可動側フック及び受動側フックを介して圧縮力及び引張力から成る負荷を周期的に付与し、ロードセルによって負荷を計測する構成であることを特徴とする小型動的疲労試験装置。 A load applying device that applies a load to a test object to be tested, a drive transmission device that generates a driving force for applying the load and transmits the load to the load applying device, a load measuring device that measures the applied load, and a load applying A small dynamic fatigue testing device comprising a device, a drive transmission device and a frame on which a load measuring device is arranged
The load applying device includes a movable side hook, a passive side hook, and an eccentric cam.
The drive transmission device includes a motor, a rotating shaft that rotates the eccentric cam, and a gear mechanism that transmits the rotation of the motor to the rotating shaft.
The load measuring device includes a load cell that is provided between a load cell mounting plate that is passive with respect to the hook and the passive side hook,
The eccentric cam is rotated by the drive transmission device, and a load consisting of compressive force and tensile force is periodically applied to the specimen mounted between the movable side hook and the passive side hook. A small dynamic fatigue testing apparatus characterized in that a load consisting of a compressive force and a tensile force is periodically applied via a hook and a passive hook, and the load is measured by a load cell.
受動側フックは、凹字型の本体部と、本体部の開口側において互いに向き合うように突出した一対のフック部と、を有し、
可動側フックの一対のフック部と受動側フックの一対のフック部は、互いに対向するようにテーブル上に配置されており、
試験体は、第1のプレートと第2のプレートの間に挟着されたものが使用され、
試験体の可動側フックと受動側フックの間への装架において、第1のプレートは、偏芯カムのカム面に当接し、かつ可動側フックの一対のフック部に係合可能となり、第2のプレートは、受動側フックの一対のフック部に係合可能となるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の小型動的疲労試験装置。 The movable side hook has a concave-shaped main body part and a pair of hook parts protruding so as to face each other on the opening side of the main body part,
The passive side hook has a concave body part and a pair of hook parts protruding so as to face each other on the opening side of the body part,
The pair of hook parts of the movable side hook and the pair of hook parts of the passive side hook are arranged on the table so as to face each other,
The test body is sandwiched between the first plate and the second plate,
In the mounting between the movable side hook and the passive side hook of the test body, the first plate comes into contact with the cam surface of the eccentric cam and can engage with the pair of hook portions of the movable side hook. 2. The small dynamic fatigue testing apparatus according to claim 1, wherein the two plates are configured to be engageable with a pair of hook portions of the passive hook.
負荷付与装置は、テーブル上に配置されており、可動側フック及び受動側フックはテーブル上で移動可能であり、
ロードセル取付板は、テーブル上に固定されており、
駆動伝達装置は、基台上に配置され、回転軸は、基台上からテーブル上方に垂直に延びている構成であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の小型動的疲労試験装置。 The frame includes a base, a column that stands on the base, and a table that is horizontally supported above the base by the column.
The load applying device is disposed on the table, and the movable side hook and the passive side hook are movable on the table,
The load cell mounting plate is fixed on the table,
5. The compact dynamic transmission device according to claim 1, wherein the drive transmission device is disposed on a base, and the rotation shaft extends vertically from the base to above the table. Fatigue test equipment.
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